中碳亚包晶成分钢连铸坯角横裂的防止对策

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.04.005 第17卷第4期 北京科技大学学报 Vol.17 No.4 19958Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.1995 中碳亚包晶成分钢连铸坯角横裂的防止对策 王新华1)赵沛)王文军)杨志尚)吴世培) 龚斌2)张立2)叶锦渭2)汪战强2) 1)北京科技大学冶金系，北京100083、2)宝山钢铁公司，上海201900 摘要宝钢生产的中碳亚包晶成分钢连铸坯角横裂属于沿晶界的开裂，主要发生在850℃以下 温度.对3个钢种连铸坯试样的高温力学性能的测定表明，在8=4×10-’/s应变速率下，所测 钢种在熔点~700℃范围存在两个脆性温度区域，即熔点~1350℃的第I脆性温度区域和 850~T25℃的第Ⅲ脆性温度区域.在第Ⅲ脆性温度区域，Y单相域AN等氮化物在？晶界的 析出和在y+:两相区先共析α相呈网膜状，在Y晶界的析出是造成钢脆化的主要原因，通过控制 钢中氮、铝含量，采用较温和的二冷方式，使铸坯在矫直处的边角部温度避开第Ⅲ脆性温度 区，铸坯的角横裂缺陷有了大幅度的降低· 关键词裂纹，/亚包晶成分钢，连铸坯，高温延塑性 中图分类号TF777.1,TG111.91 Countermeasures Against Transverse Corner Crackes of Medium Carbon Hypo-Peritectic Steel CC Slabs Wang Xinhua Zhao Pei)Wang Wenjun)Yang Zhishang)Wu Shipei) Gong Bin2)Zhang Li2)Ye Jinwei2)Wang Yuegiang?) 1)Departmew of Matallurgy,USTB,Beijiwg 100083.PRC 2)Baoshaw Irow awd Steel Compawy,Shawghai 200091 ABSTRACT It is found that the transverse corner cracks occurring on the medium cabon hypo-peritectic steel CC slabs produced by BAOSHAN STEEL are type of inter-y granular fractures occurring mainly at temperature below 850 C.Hot ductility measurement of three medium carbon steels indicates that,under the strain rate of 4x 103/s,there exist two low ductility temperature regions for the tested steels within the temperature range from steel melting points to700℃，i.e.Region I from the melting points to1350℃and RegionⅢfrom 850℃to750℃.n RegionⅢ，the ductility loss is mainly resulted from the precipitations of nitrudes of Al,Nb,etc.at the austenite boundaries in single y phase temperature range and the formation of the film-like proeutectoid ferrites along the y grain boundaries in y+two-phase temperature range.By taking measures of precisely controlling steel N,Al concentrations and adopting mild secondary cooling pattern to raise the slab unbending temperature out off the low ductility Region III,the occurrence of the transverse comner cracks on medium carbon hypo- 1995-03-2b收稿第一作者男4岁研究员 ·国家“八五”科技攻关课题

第 17 卷 第 4 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1哪 年 8 月 oJ u r n a l o f U in ve sr iyt o f S a e n c e a dn eT d m o fo gy eB ij ign V d 。 17 N 心 。 4 A嗯 . 】哭巧 中碳亚包 晶成分钢连铸坯 角横裂 的 防止对策 ’ 王 新 华 ` ) 赵 沛 ’ ) 王 文 军 ’ ) 杨 志 尚 ’ ) 龚斌 2 ) 张 立 2) 叶 锦 渭 2 ) 汪 钱 强 吴世 培 ’ ) 2 ) l) 北 京 科 技 大 学 冶 金系 , 北 京 1X( 幻83 、 2) 宝 山钢 铁公 司 , 上 海 20 1少】〕 摘要 宝钢生产的 中碳亚包晶 成分钢连铸坯角横裂属 于 沿晶界的开裂 , 主 要发 生在 8父 ℃ 以 下 温度 . 对 3 个钢种连铸坯试样 的高温力学性能的 测定表明 , 在 若= 4 x ol 一 , s/ 应变 速率 下 , 所测 钢种在熔点 一 7X() ℃ 范围 存在 两个脆性 温度 区 域 , 即 熔 点 一 13 印 ℃ 的第 工 脆 性温 度 区 域和 850 一 725 ℃ 的第 1 脆性温度 区域 . 在第 1 脆性温度区 域 , 下 单相 域 月N 等氮 化物 在 下 晶界 的 析出和在 下+ “ 两相 区先共析 “ 相呈网膜状 , 在 下 晶界的析出是造成钢脆化的主要原 因 . 通 过控制 钢 中氮 、 铝含量 , 采用 较温 和 的二冷 方式 , 使 铸坯 在矫 直处 的 边 角部 温度 避 开第 班 脆 性温 度 区 , 铸坯 的角横裂缺 陷有 了大 幅度 的降低 . 关健词 裂纹 , / 亚包晶成分钢 , 连铸坯 , 高温延塑性 中图分类号 吓7 7 . 1 , T G l n . gl C o u n t e r r n e as u 了e s 戈ia ns t rT a ns ve rs e C o me r C ar e k es o f M e d i um C a r ob n H y P o 一 P e r it e c t i c S te l C C Sl a bs Wd n g 苏 n h u a l ) hZ ao G 口” 9 B i n Z ) 1 )块p art 此吸 o f M a atl l u l卫夕 , U S T B , 撇 ’ ) w “ n g 琳时 u n ’ ) aY n g hZ 站h a 叩 ’ ) w “ hS i详i ’ ) hZ a n g L i Z ) B d j i馆 10 刀 83 , eY iJ n 肥 2 ) w 口n g yu 叨 i a n g Z ) P R C 2) B ao sh a w xoI w a记 S t e l 伪m P a 叭夕 , S ha 昭1叼j 创洲X珍 1 A B S T R A C T I t 1 5 of u dn ht a t ht e atl ns ve rs e co r n e r car c ks o a 泪 r 口n g o n ht e m de i tun ca ob n h y P o 一 Pier te tC l e s te l C C s l a bs Por d u 以沮 b y B A C 6 H AN S T E E L a re ty P e o f in ter 一 下 g ar n ul a r afr ct u “ 污 o c c u r n n g am iul y at t eln P aer t u re be 1 0 w 85 0 ℃ . H ot d cut il t y In e a s u r 团江峪n t of t h 获无 In de i tun ca rb o n s t e ls idn ica tes t h a t , u n d er ht e s t ar in ar et o f 4 x 1 0 一 , / s , t h e er ex is t t认。 fo w d u ct il yt et m P e ar t ule ger io ns fo r t h e est 回 s t e ls iw t h i n ht e et m P aer t u er aI n ge for m s 枉光 I lr 坦 lt in g P o in st ot 7 0 0 oC , i . e . R ge i o n 1 for m t h e me lt i n g Po in st ot 1 3 50 aC a dn R ge io n 1 for m 8 5 0 ℃ ot 7 5 0 ℃ . I n R ge in n fl l , t h e d u Ct il lyt 1 0 5 15 am ilr y esr ul det for m t he P获军iP iat tio ns o f 川 t ur d es o f iA , N b , cet . a t t h e a us ent i et b o un d a ir es in s in gl e 下 Ph as e t eln P aer t uer ar n g e a dn ht e fo an t io n o f ht e if il n 一 ilk e P or e u t eC t o id fe ir 此 a fo n g t h e 下g ar in b o u dn a iesr in 7 + “ two 一 P h 次记 t en pr aer t eUr ar n g e . B y at k i n g n r 冠 s u n 污 o f Per d se ly co n tDI l in g s t e 1 N , IA co n eC n t m t io sn a dn a d o P t ign r 山d s助dn a yr co o lign Pa t t e rn ot ar ise het s la b un be n d ign t en 1P ear t u er o ut o f ht e fo w d u ct il it y R eg io n m , t he o c c u n ℃n ce of ht e 加 ns v e sr e co r n e r cal c kS o n l洲刃川 m ca r b o n 勿p o 一 1卯5 一 0 3 一 2b 收稿 第一作者 男 4 岁 研究员 * 国家 “ 八 五 ” 科 技攻 关课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 04. 005

Vol.17 No.4 王新华等：中碳亚包晶成分钢连铸坯角横裂的防止对策 331 peritectic steel CC slabs has been significantly reduced. KEY WORDS cracks/hypo-peritectic steel,CC.slab,hot ductility 含碳010%~0.18%的中碳亚包晶成分钢具有强的裂纹敏感性，近一时期宝钢生产的中 碳亚包晶钢连铸坯角部横裂纹的出现较为频繁，一度发生率曾高达30%~45%.为了解决 这一铸坯质量问题，作者对铸坯裂纹取样进行了分析检验，并采用热应力/应变模拟试验 机，对典型钢种连铸坯的高温延塑性进行了测试研究，并提出了改进方法· 1研究方法 11铸坯角横裂纹的分析检验 在宝钢生产的中碳铝硅镇静钢连铸坯角横裂部位取样，采用光学显微镜、扫描电镜对裂 纹的组织形貌进行分析研究.为了判定角横裂产生的温度范围，还将中碳钢试样在疲劳试验 机上人为地制造出裂纹，再在Gleeble-1500热模拟试验机上加热至600~1300℃，参照 实际过程铸坯的冷却速度冷却裂纹试样，然后对试样裂纹处的脱碳层深度、氧化程度进行分 析研究并与实际铸坯裂纹进行对比， 12钢的高温延塑性测定 试样取自宝钢生产的连铸板坯，尺寸为中10mm×120mm.试样在连铸坯上的截取位 置为：试样的长度方向与铸坯长度方向垂直、与柱状晶成长方向平行；沿铸坏厚度方向可截 取两根试样.共对3个角横裂发生较频繁的钢种试样进行了测试，所用试样的化学成分见表1. 表1试样的化学成分/% 钢种 Si Mn S Nb N Al GR4152 0.170.080.690.0160.014 <0.005 0.00340.045 AR4247 0.110.031.170.0200.009 <0.005 0.00380.047 GT54260.140.221.320.0120.007 0.0240.00440.034 高温应力应变测试在Gleeble-lS00试验机上进行.测试时试样室通入流量为1l1min的 氩气流，并以10℃/s的速率升温.到达1350℃后（个别试样升温至1400℃）保持60s, 然后以3℃/s的速率降温.温度下降到预定的试验温度，保持30s后在该温度下对试样进 行拉伸，试样拉断后立即对拉断部位大量喷水冷却以保持测试温度下试样的组织形貌· 2结果与讨论 2.1铸还的角横裂纹 图1为对连俦坯角横裂试样进行的扫描电镜分析照片；图2为在Gleeble一IS00热模拟 机上分别加热至不同温度，然后参照铸坯的实际冷却速度冷却，由此得到的试样裂纹部位脱

、 b l . 17 N b . 4 王 新 华等 :中碳 亚 包 晶成分 钢连 铸坯角 横裂 的 防止 对策 p e ri te tc i c s t e l C C s h bs h sa be ne s ngi 讯 ca n勿 代过u以过 . K E Y W O R】万 rca ck s / h y P o 一 P e ri te tC i e s枉无 1 , C C . s l a b , h o t d u ct il yt 含碳 0 . 10 % 一 0 . 18 % 的 中碳 亚包 晶成分钢 具有强 的裂纹敏感性 , 近 一 时期宝 钢 生产 的中 碳亚 包晶钢 连铸坯 角部横 裂纹 的 出现 较为 频繁 , 一 度 发 生 率 曾高达 so % 一 45 % . 为 了解 决 这一 铸坯 质量 问题 , 作 者 对铸 坯裂 纹取 样 进 行 了 分析 检 验 , 并 采 用 热 应力 / 应 变 模 拟 试 验 机 , 对典型 钢种 连 铸坯 的高温 延 塑性 进行 了测 试研 究 , 并提 出了改进 方 法 . 1 研究 方法 L l 铸坯角横裂 纹 的分析检验 在 宝钢 生产 的中碳 铝硅 镇 静 钢连铸坯 角横 裂部 位取 样 , 采用光 学 显微 镜 、 扫描 电镜 对裂 纹 的组织形 貌进 行分 析研究 . 为 了 判 定角横 裂产 生 的温度 范 围 , 还 将 中碳 钢试样在 疲劳试验 机上 人 为地 制造 出裂 纹 , 再在 G le b le 一 巧o 热模拟 试 验机 上 加 热 至 6 0 一 13 0 ℃ , 参照 实际过程 铸坯的冷却速 度 冷却裂 纹试样 , 然 后 对试样裂 纹处的脱碳 层深 度 、 氧化程 度进行分 析研究并 与实 际铸坯裂纹 进行 对比 . L Z 钢的高温延 塑 性测定 试样取 自宝钢 生产 的连铸板坯 , 尺 寸为 中10 ~ x 120 ~ . 试 样 在 连 铸 坯 上 的 截 取 位 置 为 : 试样 的长度 方 向与铸坯 长度 方 向垂直 、 与柱状 晶成 长 方 向平 行 ; 沿铸 坯厚 度方 向可截 取两根试样 . 共对 3 个角横裂发生较频繁 的钢 种试样进 行 了测 试 , 所用试 样 的化学成 分见表 1 . 表 1 试样 的化学成分 /% 钢 种 C 5 1 M n P S N b N AI G R 4 152 0 . 17 0 . 08 0 . 69 0 . 0 16 0 . 0 14 < 0 . 田5 0 . 田3 4 0 . 俱5 A R 4247 .0 11 .0 03 1 . 17 住020 .0 X( 旧 < .0 印5 .0 田3 8 0 . 汉7 C T 54 26 0 . 14 0 . 2 1 . 32 0 . 0 12 0 . 加7 0 . 024 0 . (X只 4 0 . 0抖 高温 应 力应变 测 试在 G le b le 一 15 0 试 验机上 进 行 . 测 试 时 试 样 室 通 人 流 量 为 1 1/ in i n 的 氢气 流 , 并 以 or ℃ / s 的速 率升 温 . 到 达 1 3 50 ℃ 后 (个 别 试样 升温 至 1 4 0 ℃ ) 保持 60 5, 然 后 以 3 ℃ s/ 的速 率降温 . 温度 下降 到预定 的试验温度 , 保持 30 5 后 在 该 温 度 下 对试 样 进 行拉 伸 , 试样拉 断后 立 即 对拉 断部 位大量 喷 水冷 却 以 保持 测试 温度 下试 样 的组织形 貌 . 2 结 果与讨论 .2 1 铸坯的角横裂 纹 图 1 为对连铸坯 角横 裂试 样进 行 的扫描 电镜分 析照 片 ; 图 2 为在 G le b le 一 150 热模 拟 机上 分别 加 热至 不 同温 度 , 然后 参照铸坯 的 实际 冷却 速度 冷却 , 由此 得 到 的试样裂 纹部位脱

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、 b l . 17 N b . 4 王 新 华等 :中碳 亚 包 晶成分 钢连 铸坯角 横裂 的 防止 对策 p e ir et ct i c s t e l C C s h sb hsa eb en s gin 讯 ca n勿 代过u以过 . K E Y W O R】万 car ck s / h y Po 一 P e ir et Ct i e s枉无 1 , C C . s l a b , h o t d u ct il yt 含碳 0 . 10 % 一 0 . 18 % 的 中碳 亚包 晶成分钢 具有强 的裂纹敏感性 , 近 一 时期宝 钢 生产 的中 碳亚 包晶钢 连铸坯 角部横 裂纹 的 出现 较为 频繁 , 一 度 发 生 率 曾高达 so % 一 45 % . 为 了解 决 这一 铸坯 质量 问题 , 作 者 对铸 坯裂 纹取 样 进 行 了 分析 检 验 , 并 采 用 热 应力 / 应 变 模 拟 试 验 机 , 对典型 钢种 连 铸坯 的高温 延 塑性 进行 了测 试研 究 , 并提 出了改进 方 法 . 1 研究 方法 L l 铸坯角横裂 纹 的分析检验 在 宝钢 生产 的中碳 铝硅 镇 静 钢连铸坯 角横 裂部 位取 样 , 采用光 学 显微 镜 、 扫描 电镜 对裂 纹 的组织形 貌进 行分 析研究 . 为 了 判 定角横 裂产 生 的温度 范 围 , 还 将 中碳 钢试样在 疲劳试验 机上 人 为地 制造 出裂 纹 , 再在 G le b le 一 巧o 热模拟 试 验机 上 加 热 至 6 0 一 13 0 ℃ , 参照 实际过程 铸坯的冷却速 度 冷却裂 纹试样 , 然 后 对试样裂 纹处的脱碳 层深 度 、 氧化程 度进行分 析研究并 与实 际铸坯裂纹 进行 对比 . L Z 钢的高温延 塑 性测定 试样取 自宝钢 生产 的连铸板坯 , 尺 寸为 中10 ~ x 120 ~ . 试 样 在 连 铸 坯 上 的 截 取 位 置 为 : 试样 的长度 方 向与铸坯 长度 方 向垂直 、 与柱状 晶成 长 方 向平 行 ; 沿铸 坯厚 度方 向可截 取两根试样 . 共对 3 个角横裂发生较频繁 的钢 种试样进 行 了测 试 , 所用试 样 的化学成 分见表 1 . 表 1 试样 的化学成分 /% 钢 种 C 5 1 M n P S N b N AI G R 4 152 0 . 17 0 . 08 0 . 69 0 . 0 16 0 . 0 14 < 0 . 田5 0 . 田3 4 0 . 俱5 A R 4247 .0 11 .0 03 1 . 17 住020 .0 X( 旧 < .0 印5 .0 田3 8 0 . 汉7 C T 54 26 0 . 14 0 . 2 1 . 32 0 . 0 12 0 . 加7 0 . 024 0 . (X只 4 0 . 0抖 高温 应 力应变 测 试在 G le b le 一 15 0 试 验机上 进 行 . 测 试 时 试 样 室 通 人 流 量 为 1 1/ in i n 的 氢气 流 , 并 以 or ℃ / s 的速 率升 温 . 到 达 1 3 50 ℃ 后 (个 别 试样 升温 至 1 4 0 ℃ ) 保持 60 5, 然 后 以 3 ℃ s/ 的速 率降温 . 温度 下降 到预定 的试验温度 , 保持 30 5 后 在 该 温 度 下 对试 样 进 行拉 伸 , 试样拉 断后 立 即 对拉 断部 位大量 喷 水冷 却 以 保持 测试 温度 下试 样 的组织形 貌 . 2 结 果与讨论 .2 1 铸坯的角横裂 纹 图 1 为对连铸坯 角横 裂试 样进 行 的扫描 电镜分 析照 片 ; 图 2 为在 G le b le 一 150 热模 拟 机上 分别 加 热至 不 同温 度 , 然后 参照铸坯 的 实际 冷却 速度 冷却 , 由此 得 到 的试样裂 纹部位脱

、 b l . 1 7 N b . 4 王 新 华等 :中碳 亚 包 晶成分 钢连 铸坯角 横裂 的 防止 对策 p e ri te tc i c s t e l C C s h bs h sa be ne s ngi 讯 ca n 勿 代过u以过 . KE Y W O R 】万 rca ck s / h y P o 一 P e ri te tC i e s枉无 1 , C C . s l a b , h o t d u ct il yt 含碳 0 . 10 % 一 0 . 18 % 的 中碳 亚包 晶成分钢 具有强 的裂纹敏感性 , 近 一 时期宝 钢 生产 的中 碳亚 包晶钢 连铸坯 角部横 裂纹 的 出现 较为 频繁 , 一 度 发 生 率 曾高达 so % 一 45 % . 为 了解 决 这一 铸坯 质量 问题 , 作 者 对铸 坯裂 纹取 样 进 行 了 分析 检 验 , 并 采 用 热 应力 / 应 变 模 拟 试 验 机 , 对典型 钢种 连 铸坯 的高温 延 塑性 进行 了测 试研 究 , 并提 出了改进 方 法 . 1 研究 方法 L l 铸坯角横裂 纹 的分析检验 在 宝钢 生产 的中碳 铝硅 镇 静 钢连铸坯 角横 裂部 位取 样 , 采用光 学 显微 镜 、 扫描 电镜 对裂 纹 的组织形 貌进 行分 析研究 . 为 了 判 定角横 裂产 生 的温度 范 围 , 还 将 中碳 钢试样在 疲劳试验 机上 人 为地 制造 出裂 纹 , 再在 G le b le 一 巧o 热模拟 试 验机 上 加 热 至 6 0 一 13 0 ℃ , 参照 实际过程 铸坯的冷却速 度 冷却裂 纹试样 , 然 后 对试样裂 纹处的脱碳 层深 度 、 氧化程 度进行分 析研究并 与实 际铸坯裂纹 进行 对比 . L Z 钢的高温延 塑 性测定 试样取 自宝钢 生产 的连铸板坯 , 尺 寸为 中10 ~ x 120 ~ . 试 样 在 连 铸 坯 上 的 截 取 位 置 为 : 试样 的长度 方 向与铸坯 长度 方 向垂直 、 与柱状 晶成 长 方 向平 行 ; 沿铸 坯厚 度方 向可截 取两根试样 . 共对 3 个角横裂发生较频繁 的钢 种试样进 行 了测 试 , 所用试 样 的化学成 分见表 1 . 表 1 试样 的化学成分 /% 钢 种 C 5 1 M n P S N b N AI G R 4 152 0 . 17 0 . 08 0 . 69 0 . 0 16 0 . 0 14 < 0 . 田5 0 . 田3 4 0 . 俱5 A R 4247 .0 11 .0 03 1 . 17 住020 .0 X( 旧 < .0 印5 .0 田3 8 0 . 汉7 C T 54 26 0 . 14 0 . 2 1 . 32 0 . 0 12 0 . 加7 0 . 024 0 . (X只 4 0 . 0抖 高温 应 力应变 测 试在 G le b le 一 15 0 试 验机上 进 行 . 测 试 时 试 样 室 通 人 流 量 为 1 1/ in i n 的 氢气 流 , 并 以 or ℃ / s 的速 率升 温 . 到 达 1 3 50 ℃ 后 (个 别 试样 升温 至 1 4 0 ℃ ) 保持 60 5, 然 后 以 3 ℃ s/ 的速 率降温 . 温度 下降 到预定 的试验温度 , 保持 30 5 后 在 该 温 度 下 对试 样 进 行拉 伸 , 试样拉 断后 立 即 对拉 断部 位大量 喷 水冷 却 以 保持 测试 温度 下试 样 的组织形 貌 . 2 结 果与讨论 .2 1 铸坯的角横裂 纹 图 1 为对连铸坯 角横 裂试 样进 行 的扫描 电镜分 析照 片 ; 图 2 为在 G le b le 一 150 热模 拟 机上 分别 加 热至 不 同温 度 , 然后 参照铸坯 的 实际 冷却 速度 冷却 , 由此 得 到 的试样裂 纹部位脱

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